全天候扫描陆海的高清“慧眼”——揭秘刚刚发射升空的高分三号卫星

来源:中国海洋报   发布时间:2016-08-11 13:42:34 

810日,高分三号卫星搭乘长征四号丙型运载火箭成功发射,并准确进入地球同步轨道。这是我国首颗C频段全极化合成孔径雷达(SAR)卫星,它能够全天候和全天时实现全球海洋和陆地信息的监视监测。高分三号卫星的发射应用,填补了我国自主高分辨率多极化合成孔径雷达遥感数据的空白。

本报记者赵宁

什么是高分三号

  高分三号卫星工程是我国国家科技重大专项“高分辨率对地观测系统重大专项”(以下简称高分专项)中首批启动的项目之一。高分三号卫星是我国首颗C频段全极化合成孔径雷达(SAR)卫星,其最高分辨率优于1米。该星采用中国航天科技集团空间技术研究院先进的遥感卫星平台,配置一套先进的全极化合成孔径雷达载荷。它由我国的长征四号丙型运载火箭发射,运行在太阳同步地球轨道上,持续不断地为我国国民经济建设提供高质量的SAR图像数据支撑服务。

  高分三号卫星能够全天候和全天时实现全球海洋和陆地信息的监视监测,并通过左右姿态机动扩大对地观测范围和提升快速响应能力,获取的C频段多极化微波遥感信息可服务于我国海洋、减灾、水利及气象等多个行业及业务部门,是我国实施海洋开发、陆地环境资源监测和防灾减灾的重要技术支撑。

  高分三号卫星工程包括六大系统,除卫星系统,还包括运载火箭系统、测控系统、发射场系统、地面系统和应用系统。

高分三号的金牌“座驾”

  高分三号卫星搭乘的长征四号丙运载火箭为中国航天科技集团公司八院抓总研制的常温液体推进剂三级运载火箭,于1999年启动研制,是在长征四号乙基础上增加了三子级二次启动能力改进设计而成,主要用于发射太阳同步轨道卫星,具有可靠性高和适应强的特点。

  长征四号丙运载火箭提高了一箭多星发射能力,可满足更多种类卫星的发射需求。火箭于2006427日在太原卫星发射中心首飞成功,将遥感卫星一号准确送入预定轨道。20091月,长征四号乙/丙运载火箭被中国航天科技集团公司授予“金牌火箭”称号。长征四号丙火箭已成功发射18次,将31颗卫星送入预定轨道,发射成功率100%

  针对发射高分三号卫星,长征四号丙火箭为适应卫星发射技术指标要求,同时提高可靠性,进行了必要的技术状态改进:一方面为了进一步提高火箭的飞行可靠性,长征四号丙火箭首次采用控制系统双捷联冗余方案。另一方面,为了满足高分三号卫星的发射条件,应用了提高长征四号乙/丙火箭运载能力的相关技术,包括应用复合材料结构产品,应用轻型化耐高温电缆,增加三级发动机喷管面积比提高比冲等。

高分三号有多牛

12种成像模式、1米分辨率、8年设计寿命

  已经发射入轨的高分一号、高分二号、高分四号卫星,以及正在研制的高分五号、高分六号和高分七号卫星,全部是光学遥感卫星,提供高精度光学对地观测遥感数据。而高分三号卫星作为相控阵雷达成像卫星微波遥感卫星,与光学遥感卫星相比最大的特点就是具备全天时、全天候的成像能力,不管白天或黑夜,也不管晴空或雷雨多云,都可以随时对地成像。

  据统计,我国约70%的灾害是地震、洪涝和泥石流等,而以往我国仅能使用国外微波遥感成像卫星提供的高分辨率图像数据。高分三号卫星工程的用户涵盖了国内各类应用部门,各行业迫切需要高分三号卫星工程提供的高质量连续稳定的合成孔径雷达图像,以替代目前大量进口的国外卫星数据。

  航天科技集团五院高分三号卫星工程总师徐福祥表示,高分三号卫星其综合技术指标已经达到国际同类卫星水平。“比如成像模式,整星设计了12种成像模式,可以满足各类用户不同的任务需求;成像质量,整星最高提供1米分辨率图像,同时也可以提供10米量级和百米量级分辨率图像。高分三号卫星还是我国首颗8年长寿命设计的低轨遥感卫星,可以为用户提供更长时间的观测数据,进一步提升整个卫星系统的效能。”

高分三号可以为海洋做什么

  我国是世界上人口最多的海洋大国,海岸线约3.2万公里,拥有渤海、黄海、东海和南海四大海域。面积500平方米以上的岛屿约6500多个,我国主张的管辖海域面积约300万平方公里。我国在全球海洋政治、经济、交通、安全、科研上拥有广泛的战略利益。高分三号围绕海洋环境监测、海洋目标监视、海域使用管理、海洋权益维护和防灾减灾等提供全天时、全天候、近实时监视监测,意义重大。

  在海洋权益维护方面,高分三号卫星获取的海岛礁人工设施、海上船舶、海上油气平台监视数据,可为海洋权益维护提供信息服务和辅助决策支持。

  在海洋防灾减灾及应对海上重大环境事件方面,高分三号卫星提供我国临近海域的风暴潮、热带气旋、海冰、海面溢油、绿潮信息,可为灾害监测和评估、应对重大环境事件提供地理空间信息支持。

  在海洋动力环境监测方面,高分三号卫星通过获取高分辨率海浪、海面风场、浅海水下地形、中尺度涡和锋面数据,能够为全球海洋动力环境研究提供支撑;为沿海核电站、海外重大工程论证、运行提供海洋环境监测保障。

  在海岸带综合管理与海域使用管理方面,高分三号卫星通过获取海岸变迁、海岸带地质与生态环境、海岸人工设施、海域使用功能区划等监测数据,能够为海岸带综合管理与海域使用管理提供重要的客观依据。

  极地环境变化与全球环境与气候变化有着密切联系,极地航道对于我国经济发展、极地科考都具有重要意义,高分三号卫星可以对极地环境进行监测,为船舶极地航行提供重要保障。

成绩显赫的“高分家族”

  高分专项是《国家中长期科学与技术发展规划纲要(2006~2020年)》确定的十六个重大科技专项之一,于2010年批准启动实施。“十二五”阶段,高分专项完成全部7型卫星工程的立项,其中,高分一号、高分二号、高分四号等多颗卫星已投入使用,实现了亚米级高空间分辨率与高时间分辨率的有机结合。高分专项在网络上被亲切的称为“中国人自己的全球观测系统”,它在行业和区域应用、国际合作等方面发挥了重要作用。

  目前,高分一号卫星累计分发数据420余万景,高分二号卫星数据140余万景。截至20166月底,高分一号卫星2~8米数据全国有效覆盖948万平方公里,全球有效覆盖8255万平方公里,已全面进入了主要应用领域,2米全色~8米多光谱数据自给率达80%;高分二号卫星1~4米数据全国有效覆盖904万平方公里,全球有效覆盖7758万平方公里。高分四号卫星自今年613日正式投入使用后,有效支撑了减灾、气象、地震、林业、环保等行业主体业务需求。随着高分数据持续稳定免费供应和数据处理服务逐渐完善,国外卫星数据在国内市场的占有率以及数据价格均大幅下降。

  在高分专项支持下,国土、林业、农业等3个行业建成业务系统,填补了遥感应用行业空白;海洋、环保、气象等行业实现与原有业务系统对接,高分数据进入主体业务;水利、减灾、住建、交通等行业遥感成为主体业务不可或缺的手段;公安、卫生、统计等行业实现遥感应用零的突破;在扶贫、旅游、审计、安全生产、保险、高铁、海关等领域催生了一系列新的遥感应用方向。

  在北京、内蒙古、新疆、西藏等26个省(区、市)设立省级高分数据与应用中心,形成专题产品239项,服务产品131项。在北京、新疆两个区域,探索并初步实现政府购买卫星应用服务的商业模式。

  今年3月,“高分应用综合信息服务共享平台”正式上线发布。该平台已联通16个行业和7个地区,共享专题产品446项、服务产品88项、标准规范121项,提供相关业务链接100余个,共享数据量达840TB

我国海洋卫星家族

HY-1A卫星

  HY-1A卫星是中国第一颗用于海洋水色探测的试验型业务卫星。星上装载两台遥感器,一台是十波段的海洋水色扫描仪,另一台是四波段的电荷耦合元件成像仪。2002515950分,在太

  原卫星发射中心,HY-1A卫星与FY-1D卫星由长征四号乙火箭一箭双星发射升空。在完成了7次变轨后,HY-1A卫星于2002527日到达798公里的预定轨道,并于2002529日按预定时间有效载荷开始进行对地观测。目前该卫星已停止运行。

  海洋一号用于观测海水光学特征、叶绿素浓度、海表温度、悬浮泥沙含量、可溶有机物和海洋污染物质,并兼顾观测海水、浅海地形、海流特征和海面上大气气溶胶等要素,掌握海洋初级生产力分布、海洋渔业及养殖业资源状况和环境质量,了解重点河口港湾的悬浮泥沙分布规律,为海洋生物资源合理开发利用、沿岸海洋工程、河口港湾治理、海洋环境监测、环境保护和执法管理等提供科学依据和基础数据。

HY-1B卫星

  HY-1B卫星是中国第一颗海洋卫星(HY-1A卫星)的后续星,星上载有110波段的海洋水色扫描仪和14波段的海岸带成像仪。目前该卫星已停止运行。该卫星在HY-1A卫星基础上研制,其观测能力和探测精度进一步增强和提高。主要用于探测叶绿素、悬浮泥沙、可溶有机物及海洋表面温度等要素,进行海岸带动态变化监测,为海洋经济发展和国防建设服务。

HY-2卫星

  海洋二号卫星(HY-2)是我国第一颗海洋动力环境卫星,该卫星集主、被动微波遥感器于一体,具有高精度测轨、定轨能力与全天候、全天时、全球探测能力。其主要使命是监测和调查海洋环境,获得包括海面风场、浪高、海流、海面温度等多种海洋动力环境参数,直接为灾害性海况预警预报提供实测数据,为海洋防灾减灾、海洋权益维护、海洋资源开发、海洋环境保护、海洋科学研究以及国防建设等提供支撑服务。

  海洋二号卫星工程研制于20071月获得了国防科工委、财政部的联合批复。该卫星由航天科技集团公司中国空间技术研究院研制,于2011816657分在太原卫星发射中心采用CZ-4B运载火箭发射成功。目前该卫星仍在轨运行。

  HY-2卫星任务目标主要是监测海洋动力环境,获得包括海面风场、海面高度场、有效波高、海洋重力场、大洋环流和海表温度场等重要海况参数;实现国产行波管放大器在轨寿命飞行验证;完成星地激光通信链路新技术试验验证。

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